Stromversorgung für beleuchtete Personenwagen

Die Versorgung von Innenbeleuchtungen erfolgt in der Regel übers Gleis. Durch Rad- und Mittelschleifer entsteht Reibung, die minimiert werden muss. Gleichzeitig ist eine möglichst zuverlässige Versorgung gefordert. Stromführende Kupplungen ermöglichen es nicht nur, die Anzahl der Schleifer zu vermindern, sondern auch, die Beleuchtung des ganzen Zugverbandes über einen einzigen Decoder zu steuern. 

Kommerziell erhältliche Kupplungen gibt es in verschiedenen Ausführen mit bis zu sechs Polen. Doch sie sind teuer und meist nicht für Rangierbetrieb geeignet. Ich zeige hier eine Alternative auf Basis der Universalkupplung von Roco. Auch stelle ich Achsschleifer vor, die den Rollwiderstand nur geringfügig erhöhen.

Prinzip

Die Beleuchtung eines Wagens betrachte ich getrennt von ihrer Stromzufuhr. Sie kann mit Glühlampen oder LEDs erfolgen und wird bei Bedarf mit Stützkondensator und Einschaltstrombegrenzung versehen. 

Um mit einer einpoligen Kupplung auszukommen, wird der Massekontakt über Achsschleifer hergestellt. Der Mittelleiter hingegen wird in einer Art Zugsammelschiene durchgeschleift. Das Fahrzeug mit dem Mittelschleifer enthält auch den Decoder, der über ein Relais die Beleuchtung zentral ein- und ausschaltet.

Leider bedeutet dies, dass sich die Lösung nur eingeschränkt auf das Zweileitersystem übertragen lässt. Man könnte zwar die Stromaufnahme von einer Schiene über die Kupplung, von der anderen über die Radschleifer gestalten. Doch sobald man ein Fahrzzeug um 180° drehen würde, würde dies nicht mehr funktionieren. In diesem Fall wären eine zweipolige Kupplung und der Verzicht auf Radschleifer (außer im Decoderfahrzeug) sinnvoller.

Kupplung

Die Universalkupplung kuppelt sanft. Man kann einen Wagen an einen anderen ankuppeln, ohne diesen weguzdrücken. Um diesen Vorteil zu erhalten, müssen federnde Kontakte geschaffen werden, deren Federkraft so gering ist, dass sie sich praktisch nicht auf den Kuppelvorgang auswirken, aber doch stark genug, um den elektrischen Kontakt zu gewährleisten.

Im Stummiforum stellte der User yogi eine Kupplung vor, die lediglich einen dünnen Blechstreifen nutzt (Link). Doch auch dieser erwies sich noch als zu steif. Es wurde eine Feder von geringerer Härte benötigt. Und ich fand diese: Die Schaltschieberfedern 7194 von Märklin sind weich und haben die richtige Größe.

Eine Schaltschieberfeder reicht für drei oder vier Kupplungen. Zunächst wird sie in Stücke geteilt und teilweise aufgebogen. Der gewundene Bereich wird später den Kontakt zur gegenüberliegenden Kupplung herstellen. Der aufgebogene Bereich dient als Halterung, an den auch der Anschlussdraht angelötet wird.

Der Anschlussdraht sollte natürlich möglichst dünn und flexibel sein, so dass er der Bewegung der Kupplung nicht im Weg ist. Beim Anlöten braucht es teils eine sehr hohe Temperatur, besonders bei den neueren, stahlgrauen Federn. Die alten, kupferfarbenen lassen sich besser löten.

Der Lötkolben wird noch ein zweites Mal gebraucht: Man stellt ihn auf eine geringe Temperatur (ca. 250°C) ein und drückt mit ihm die Einheit aus Feder und Anschlussdraht in den Kupplungskörper. Dabei ist viel Fingerspitzengefühl nötig.

Danach wird die Kupplung eingesetzt und der Draht verklebt. Durch Ausschwenken der Deichsel prüft man, ob er genug Bewegungsspielraum hat. Teilweise muss er zusätzlich mit Bindfaden fixiert werden, damit er nicht ins Gleis herabhängt.

Wichtig: Bei älteren Märklinfahrzeugen liegt die Kupplung oft auf Massepotential. Wenn man einen Wagen mit stromführender Kupplung mit einem solchen Wagen kuppelt und die Zugsammelschiene einschaltet, kommt es zum Kurzschluss.

Achsschleifer

Viele Fahrzeuge, z.B. die BR 64 von Roco, nehmen Strom über Radschleifer auf, die am Spurkranz anliegen. Das ist von Nachteil, denn so wirkt sich ihre Bremskraft besonders stark aus. Den geringsten Rollwiderstand haben Schleifer, die direkt an der Achse ansetzen. Beim Zweileitersystem ist das selten möglich, da die Achse normalerweise nicht in der Mitte elektrisch getrennt ist, sondern mit einer Isolierbuchse in einem Rad.

Der Schleifer soll mit geringer, aber konstanter Kraft auf die Achse drücken. Daher muss er federn. Zunächst nutzte ich Messingdraht von 0,3 mm Durchmesser, dann stellte ich um auf Federstahldraht, da dieser nicht nur besser federt, sondern voraussichtlich auch korrosionsbeständiger ist.

Beim Test rollte übrigens ein mit zwei solchen Achsschleifern versehener Dreiachser von selbst eine dreiprozentige Wendel hinab. Die Erhöhung des Rollwiderstands bleibt also gering.

Ausblick

Mit dieser Ausstattung alleine kann man schon eine Beleuchtung schaffen, die wesentlich weniger flackert als so manches Großserienprodukt. Aber mit ein wenig Elektronik kann man das Flackern auf null reduzieren. Eine geeignete Schaltung werde ich nächste Woche vorstellen.